Xác định một số chỉ tiêu vật lý và động học của đất loại sét phân bố ở đồng bằng Bắc Bộ bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu)

Bài viết Xác định một số chỉ tiêu vật lý và động học của đất loại sét phân bố ở đồng bằng Bắc Bộ bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) giới thiệu các phương pháp gián tiếp xác định một số chỉ tiêu vật lý và động học của đất theo kết quả thí nghiệm CPTu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định một số chỉ tiêu vật lý và động học của đất loại sét phân bố ở đồng bằng Bắc Bộ bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) T¹p chÝ KTKT Má - §Þa chÊt, sè 40/10-2012, tr.37-43 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU VẬT LÝ VÀ ĐỘNG HỌC CỦA ĐẤT LOẠI SÉT PHÂN BỐ Ở ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ BẰNG THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CÓ ĐO ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG (CPTu) NGUYỄN VĂN PHÓNG, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Bài báo giới thiệu các phương pháp gián tiếp xác định một số chỉ tiêu vật lý và động học của đất theo kết quả thí nghiệm CPTu; đồng thời áp dụng xác định các chỉ tiêu: khối lượng thể tích tự nhiên (), áp lực tiền cố kết (c), tỷ số quá cố kết (OCR), hệ số áp lực đất tĩnh (Ko), môđun trượt động (Gd) và tỷ số ứng suất động (CSR) cho đất loại sét phân bố ở khu vực Thanh Trì ( Hà Nội), Thuỷ Nguyên, Đình Vũ (Hải Phòng) và dự án Nhiệt điện Thái Bình I. Kết quả bước đầu cho thấy: Sử dụng phương pháp của Larson xác định  cho đất yếu là phù hợp; Với đất yếu, hệ số thực nghiệm xác định c, OCR là k = 0,25; Gd =9 – 30Mpa; CSR = 0,1; Với đất đất ở trạng thái dẻo cứng thì k = 0,1; Gd >200Mpa; CSR = 0,2. 1. Mở đầu Hiện nay, hoạt động xây dựng ở nước ta rất phát triển. Nhiều loại công trình có đặc điểm tải trọng phức tạp, vừa có tải trọng tĩnh lại vừa có tải trọng động. Vì vậy, nhu cầu thông tin địa chất công trình (ĐCCT) ngoài các chỉ tiêu cơ lý thông thường, còn đòi hỏi các chỉ tiêu động học. Mặt khác, trong thời kỳ công nghiệp hoá thì thời gian thu nhận thông tin luôn được yêu cầu phải nhanh để có thể cung cấp kịp thời cho thiết kế. Trong khi đó, thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) đang ngày càng được sử dụng rộng rãi ở trong nước. Thí nghiệm này có ưu điểm là cho kết quả nhanh, liên tục và cho phép xác định các chỉ tiêu cơ lý thông thường cũng như các chỉ tiêu động học. Tuy nhiên, việc xác định các chỉ tiêu này từ thí nghiệm CPTu là gián tiếp và có nhiều phương pháp khác nhau. Để ứng dụng kết quả thí nghiệm CPTu có hiệu quả, cần lựa chọn phương pháp xác định các chỉ tiêu phù hợp cho từng loại đất ở khu vực khác nhau. Việc phân loại đất và xác định các chỉ tiêu cơ học của đất từ thí nghiệm này đã được giới thiệu trong các bài báo đã đăng ([1], [2], [3], [4]). Nội dung bài báo này giới thiệu các phương pháp xác định các chỉ tiêu vật lý và động học của đất từ kết quả thí nghiệm CPTu. 2. Các phương pháp xác định chỉ tiêu vật lý và động học của đất từ kết quả thí nghiệm CPTu 2.1. Xác định một số chỉ tiêu vật lý của đất 2.1.1. Các phương pháp xác định khối lượng thể tích tự nhiên () Năm 1991, Larsson và Mulabdic đã đưa ra biểu đồ xác định  cho đất sét ở Thuỵ Điển dựa vào sức kháng mũi thực (qn = qt - vo; với qt sức kháng mũi hiệu chỉnh, vo - áp lực địa tầng) và tỷ số áp lực nước lỗ rỗng Bq (hình 1). Sau đó (1997), Lunne và nnk đề nghị phương pháp dự tính  dựa vào loại đất theo bảng phân loại của Ropertson ([4]) như hình 2 và bảng 1. Mayne (2007) chỉ ra rằng khối lượng thể tích của đất phụ thuộc cả vào sức kháng xuyên mũi hiệu chỉnh qt và ma sát thành fs và đưa ra quan hệ xác định khối lượng thể tích khô của đất rời theo qn. Tuy nhiên, ông cũng cho rằng biểu thức này chỉ tương đối vì còn phụ thuộc nhiều vào thành phần khoáng vật. Từ đó, ông đề nghị một liên hệ tin cậy hơn để xác định  dựa vào vận tốc sóng cắt (Vs):  = 4.17 ln(Vs1) – 4.03 , (1) 0.25 trong đó: Vs1 = Vs (pa/vo) ; pa - áp suất khí quyển; vo - áp lực địa tầng hiệu quả. Khi sử dụng biểu thức 1, cần phải biết Vs và Ropertson (2009) đã đưa ra các liên hệ xác định Vs theo kết quả xuyên cho mọi loại đất. Mặc dù vậy, phương pháp này cũng không tiện sử dụng. 37 §Êt qu¸ cè kÕt §Êt qu¸ cè kÕt §Êt cè kÕt th«ng §Êt dÎo thÊp vµ th-êng sÐt nh¹y Hình 1. Biểu đồ xác định  của Larsson và Mulabdic (1991) Hình 2. Phân loại đất theo Robertson (1991) Bảng 1. Dự tính khối lượng thể tích của đất () theo loại đất theo Lunne (1997) Vùng Loại đất Vùng Loại đất Vùng Loại đất 1 Đất loại sét nhạy 5 Bụi pha sét đến sét pha bụi 9 Cát 2 Đất hữu cơ 6 Bụi pha cát đến bụi pha sét 10 Cát lẫn cuội sỏi đến cát 3 Sét 7 Cát pha bụi đến bụi pha cát 11 Sét trạng thái rất cứng 4 Sét pha bụi đến sét 8 Cát đến cát pha bụi 12 Cát đến cát pha sét Loại đất 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 17,5 12,5 17,5 18,0 18,0 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 19,0  (kN/m ) Gần đây (2010), Ropertson và Cabal [6] dựa vào những kết quả nghiên cứu mới của mình đã đưa ra biểu thức xác định  theo qt và tỷ sức kháng xuyên Fr: nc = 0,27 [log Fr] + 0,36 [log(qt/pa)] +1,236, (2) trong đó: nc - khối lượng riêng của nước 2.1.2. Xác định áp lực tiền cố kết (c) và hệ số quá cố kết (OCR) Hệ số quá cố kết (OCR) của đất là tỷ số giữa áp lực tiền cố kết (c) và áp lực địa tầng hiệu quả v0. OCR và c là những chỉ tiêu quan trọng cho lựa chọn sơ đồ thí nghiệm, sơ đồ tính toán và thiết kế. Wroth (1984) và Mayne(1991) 38 đã đề nghị xác định c và OCR theo các biểu thức sau: σc = k(qt– σv0) , (3) OCR = k[(qt– σv0)/σv0] , (4) trong đó: v0, v0 - áp lực địa ...